Физики ТюмГУ разработали методику экспресс-оценки оптимальных технологических параметров пароциклической обработки скважины.
В ТюмГУ вычислили максимальный объем дополнительно добытой нефти / © Getty images
В нефтегазовой отрасли как России, так и в других странах мира существуют следующие вызовы: увеличивается доля трудноизвлекаемых запасов нефти, ухудшается качество остаточных запасов нефти и газа, снижаются объемы прироста запасов углеводородов, вступает в позднюю стадию разработка многих гигантских и уникальных месторождений нефти; снижается добыча нефти на традиционных месторождениях (на четыре процента ежегодно или на 2,5 миллиона баррелей в день).
Все это заставляет нефтяные компании сосредотачиваться на залежах высоковязкой нефти, низкопроницаемых коллекторах, эмульсиях на основе воды и высоковязкой нефти, образующихся на морских месторождениях. Выделяют шесть основных групп способов увеличения нефтеотдачи: физико-химические, микробиологические, гидродинамические, тепловые, газовые и превентивные.
Развиваются и находят промышленное применение инновационные, так называемые третичные методы увеличения нефтеотдачи (МУН). Третичные МУН — это масштабное воздействие на пласт, требующее привлечения наукоемких технологий, способствующее более рациональному использованию начальных запасов за счет увеличения коэффициента извлечения нефти (КИН). Третичные МУН позволяют достигать КИН порядка 40‒70 процентов.
Статья «Определение основных технологических параметров пароциклического воздействия на пласт с учетом тепловых потерь по стволу скважины» физиков ФТИ ТюмГУ Александра Гильманова, Татьяны Ковальчук, Александра Шевелева вышла в журнале «Вычислительная механика сплошных сред».
В работе предсказывается, что к 2040 году будет наблюдаться рост добычи нефти именно за счет третичных методов. В России наиболее распространены термические третичные МУН, с их помощью добывается до 70 процентов от всего объема нефти.
Третичные методы имеют относительно высокий потенциал для повышения КИН и сравнительно низкие издержки на добычу. Пароциклическая обработка (ПЦО) скважин – один из наиболее практикуемых на залежах тяжелой нефти способов. Для успешной разработки месторождений тяжелой нефти требуются подходы, позволяющие анализировать и точно прогнозировать их поведение с течением времени, а также при внешних воздействиях, проводимых с целью повышения нефтеотдачи.
Но не менее важен и актуален вопрос экспресс-оценки состояния разрабатываемого объекта при текущих технологических параметрах ПЦО с возможностью их корректировки.
А для этого необходимы специальные модели. При математическом представлении ПЦО распространено использование интегральных моделей. В ранее проделанных учеными работах не рассматривается решение обратной задачи нахождения коэффициента теплоотдачи.
Поэтому в данной работе ученые впервые предложили комплексный подход, позволяющий связать задачи транспортировки теплоносителя и установления оптимальных параметров режима добычи при применении ПЦО. Разработана комплексная методика, включающая использование данных, полученных с помощью кратковременных динамических температурных исследований, и позволяющая производить расчет параметров теплоносителя в забойной зоне скважины при ПЦО, которые необходимы для достижения основных технологических параметров пласта.
Определены оптимальные времена закачки теплоносителя, выдержки скважины на конденсацию и добычи нефти. Построены зависимости от глубины скважины для давления, температуры, скорости и сухости пара. При этом скорость и сухость пара уменьшаются с увеличением глубины по закону, близкому к линейному, а температура и давление почти линейно возрастают.
Найден коэффициент теплоотдачи породы с учетом температуры между слоями материалов стенки скважины, воды и породы. Расчеты показали, что температура в многослойной стенке скважины снижается почти на 80 процентов за счет слоя базальтового волокна. Вычислен по забойным параметрам теплоносителя максимально возможный объем дополнительно добытой нефти.
